删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

晶圆级硅基锗量子线的自组装定位生长研究获进展

本站小编 Free考研/2020-05-25

锗/硅量子线具有高空穴迁移率、低超精细相互作用、强自旋-轨道相互作用以及与硅兼容等优点,成为实现硅基高性能自旋甚至拓扑量子计算的材料系统(https://arxiv.org/abs/2004.08133)。尽管非面内生长的量子线在新奇物性探索方面取得了很多重要成果,但缺少面内按需定位生长量子线是阻碍量子器件精确寻址和大规模扩展集成的瓶颈。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心纳米物理与器件重点实验室研究员张建军长期从事硅锗量子材料的外延制备和物性研究工作。他首次在Si(001)衬底上实现了Ge量子线无需使用金属催化剂的面内生长(Phys. Rev. Lett. 109, 085502 (2012)),解决了传统VLS方法生长中Ge量子线存在金属污染及难以大规模转移和排列的问题。近年来与国内外团队合作,成功利用这种量子线制备了首个Ge量子比特(Nat. Comm. 9, 3902 (2018)),实现了量子点与超导微波谐振腔的耦合(Nano Lett. 18, 2091-2097 (2018))。
在上述研究基础之上,为解决面内Ge量子线按需定位生长的难题,课题组博士生高飞(已毕业)和王建桓等在张建军的指导下,结合纳米加工和分子束外延(MBE),成功在Si(001)图形衬底上实现了晶圆级面内Ge量子线位置、长度、周期以及结构的可控生长。如图,Ge量子线位于凹槽边缘,尺寸非常均匀,无缺陷,高度为3.8 nm,标准偏差仅0.11 nm,长度原则上可以任意长。此外,还实现了紧密排列的平行Ge量子线以及“口”、“L”形等特殊结构的有序阵列。在生长机制研究方面与西安交通大学副教授胡昊及犹他大学教授刘锋合作,解释了面内Ge量子线在槽边优先成核和定位生长的机理;在器件研究方面与奥地利科学技术研究所教授Georgios Katsaros以及瑞士巴塞尔大学教授Daniel Loss小组合作,观测和理解了自旋轨道耦合强度和InAs,InSb量子线相当的可电场调控强自旋轨道作用,并且观测到紧密排列量子线上量子点间的电容耦合。图形结构制备及材料表征得到中科院微电子研究所王桂磊和物理所姚湲的支持。该研究工作为Ge量子器件的精确寻址和大规模扩展集成奠定了重要的材料基础。研究成果最近以Site-Controlled Uniform Ge/Si Hut Wires with Electrically Tunable Spin-Orbit Coupling 为题发表在《先进材料》上(Adv. Mater. 32, 1906523 (2020)),并被选为inside front cover。
该工作得到国家重点研发计划(批准号:2016YFA0301701,2016YFA0300600)、国家自然科学基金委(批准号:11574356,11434010,11404252)以及中科院B类先导专项(专项编号:XDB30000000)的支持。
文章链接

晶圆级硅基锗量子线的自组装定位生长研究获进展
责任编辑:叶瑞优
(来源:中国科学院
相关话题/材料 结构

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 专家视点|魏钟鸣研究员:基于杂化材料的柔性传感器
    基于杂化材料的柔性传感器近年来,柔性传感器的发展受到了科研人员和工业界的广泛关注。因为采用的传感器相比,柔性传感器不需要使用硬质的塑料和金属部件,可以和非平面表面(复杂形状的物体或生物表面)交互,极大地拓宽了传感器的性能和应用范围。但是,单一材料的固有特性有时候会限制柔性传感器的进一步发展。为了能够 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 宁波材料所在柔性白光发射显示材料方面取得新进展
    柔性白光发射材料在柔性照明、柔性显示和生物传感器等方面具有重要应用前景。现有的制备策略主要是在蓝色背光源上涂覆黄色荧光粉或有机发光小分子凝胶,通过蓝光和黄光的叠加获得白光。然而无机材料通常又脆又硬,荧光粉和基底之间的结合强度也不足,导致柔性器件的延展性和柔韧性大大受限;而有机发光小分子凝胶涂层的机械 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 钙钛矿材料在光解水中的应用
    光解水是解决当前能源和环境问题的最理想方式之一,然而成本和效率问题极大的阻碍了其产业化进程。在已开发的光催化体系中,基于钙钛矿材料(如SrTiO3, BiFeO3,BaTiO3等)的光催化体系越来越受到人们的关注,主要由于钙钛矿材料具有高稳定性、高催化活性、优越的结构灵活性和简易性(图1),从而可以 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 微电子所在二维材料异质结构光电器件研究中取得进展
    半导体光伏结构因其能够有效地将太阳能转化为电能,被认为是实现清洁能源的重要途径。然而早在1961年,美国科学家肖克莱、德国科学家凯赛尔便提出光伏单元的效率由于难以避免的损耗而存在理论极限。其中,由于光子吸收和再辐射导致的自发辐射损耗最为关键,这种损耗正比于自发辐射立体角和太阳光立体角的比值。太阳光的 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 深圳先进院等研发出新型低成本环保钠电正极材料
    近日,中国科学院深圳先进技术研究院功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其团队成员联合泰国国立同步辐射光源研究所成功研发出一种新型钠离子电池正极材料。该正极材料成本低廉,并且环境友好,此项工作对开发低成本环保型电极材料及储能器件具有重要借鉴意义。相关研究成果A low-cost and environm ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 福建物构所自驱动光电探测铁电晶体材料研究获新进展
    新一代光电探测器件中,外置电源一直是制约系统性能与器件小型化的关键瓶颈。因此,无需电源模块的自驱动光电探测在下一代便携式、节能光电器件中展现出广阔的应用前景。相比于传统的p-n结/异质结半导体材料,铁电材料提供了一种简单有效实现自驱动光电探测的方式。光辐射下,单相铁电材料内部产生光生电子空穴对,光生 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 新型二维原子晶体材料单层二硒化钒的“一维图案化” 及其功能化研究获进展
    二维原子晶体材料的功能化对实现其在光电、催化、新能源以及生物医学等领域中的应用具有重要意义。在实现二维材料功能化方面,结构图案化调控是其中一个重要手段。之前,人们利用电子/离子束刻蚀、元素掺杂等手段实现了二维材料的图案化。图案化的二维材料则呈现出了许多新的物理性质,例如“纳米网状”石墨烯的半导体特性 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 微纳结构单模激光研究取得进展
    近日,中国科学院上海光学精密机械研究所激光与红外材料实验室研究员张龙、董红星领衔的微结构与光物理研究团队与南京晓庄学院、中国科学院上海技术物理研究所等国内研究机构合作在微纳单模激光研究领域取得新进展。该团队创新提出并制备了一种新型全无机钙钛矿RbPbBr3材料,通过理论模拟与实验解析了钙钛矿材料的相 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 光调控分子材料电子结构以及多功能耦合研究进展
    光响应智能材料可以在不同波长的光照射下,在两个或多个状态之间可逆切换,导致材料颜色、形状、磁性、电性等物理化学的性质变化,有望应用于分子开关、传感及高密度存储器件等领域。目前,光响应分子材料的研究主要集中在罗吡喃和偶氮苯类衍生物,通常涉及分子结构层次上的化学键异构或基团转动,只能在溶液中进行高效的转 ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25
  • 国家纳米中心二维材料力学性能研究取得新进展
    2019年9月13日,Phys. Rev. Lett. 《物理评论快报》作为封面图片(PRL cover page image)和主编推荐论文(Editors’ Suggestion)发表了国家纳米科学中心张忠、刘璐琪研究员在二维材料力学性能研究领域的最新工作,题为“多层范德华材料的弯曲”(Bend ...
    本站小编 Free考研 2020-05-25